支撑次数多;适用于老顶来压强烈的或直接顶稳定和坚硬的顶板。
2.掩护式液压 掩护式液压支架是利用立柱、顶梁、及掩护梁来支撑顶板和防止顶板岩石涌入工作面。
其顶梁较短,立柱较少,一般呈倾斜布置,联结着顶梁和底座或掩护梁和底座;掩护梁直接与冒落的矸石接触,靠其掩护作用来维持一定工作空间;顶板岩石则在掩护梁后部垮落。
掩护式液压支架的特点是:调高范围大,适应煤层厚度变化的能力强, 由于掩护式液压支架的这些优点,目前它已经成为世界各主要产煤大国研制和使用的重点架型。
图 1-2 液压支架结构型式 a 支撑式 b 掩护式 c 支撑掩护式1-前探梁 2-顶梁及其侧护板 3-掩护梁及其侧护板 4-前连杆 5-后连杆 6-底座7 - 立 柱 8 - 推 移 千 斤 顶 9 - 平 衡 千 斤 顶 10 - 操 纵 阀 与 控 制 阀 11 - 护 帮 机 构 12-护帮千斤顶 13-前梁千斤顶 14-挡矸帘 3.支撑掩护式液压支架 它利用支撑和掩护的双重作用来维持一定的工作空间。
这类支架的特点式:立柱较多,垂直支撑或立柱倾角较小,工作阻力大,切顶性能较好;采用掩护梁,架间密封,挡矸掩护性能好;采用四连杆机构,能承受侧向力;适用范围较宽。
1.4 液压支架的工作原理 液压支架在工作过程中,不仅要可靠的支撑顶板,维护一定的安全工作空间,而且要随工作面的推进,进行移架和推移输送机。
因此,支架要实现升、降、推、移四个基本动作,这些动作是利用泵站供给的高压液体,通过工作性质不同的几个液压缸来完成的,如图1-3所示。
11 P 1 O 2 7 10 9 8 12 3 6 5 4 图 1-3 液压支架工作原理 1-顶梁;2-立柱;3-底座;4-推移千斤顶;5-安全阀; 6-液控单向阀;7、8-操纵阀;9-输送机;10-乳化液泵; 11-主供液管;12-主回液管 1.4.1 支架升降和推移 当操纵阀8处于升柱位置时,从乳化液泵站来的高压液体通过操纵阀8、液控单向阀6进入立柱2的下腔,立柱上腔回液,支架升起,并撑紧顶板。
当操纵阀8处于降柱位置时,工作液体进入立柱的上腔,同时打开液控单向阀,立柱下腔回液,支架下降。
支架的前移和推移输送机是通过操纵阀7和推移千斤顶4来进行的。
移架时,先使支架卸载下降,再把操纵阀7置于移架位置,从乳化液泵站来的高压液体进入推移千斤顶4的前腔即活塞杆腔,后腔即活塞腔回液。
这时,支架以输送机为支点前移。
移架结束后,再把支架升起,使支架撑紧顶板。
1.4.2 支架的承载过程 支架的承载过程是指支架与顶板之间相互力学作用的过程。
它包括初撑、承载增阻和恒阻三个阶段。
初撑阶段 在升架过程中,当支架的顶梁接触顶板,直到立柱下腔的液体压力逐渐上升到泵站工作压力时,停止供液,液控单向阀6立即关闭,这一过程为支架的初撑阶段。
初撑力的大小取决于泵站的工作压力,立柱缸径和立柱的数量。
承载增阻阶段 支架初撑结束后,随着顶板的下沉,立柱下腔的液体压力逐渐升高,支架对顶板的支撑力也随之增大,呈现增阻状态,这一过程为支架的承载增阻阶段。
恒阻阶段 随着顶板压力的进一步增加,立柱下腔的液体压力越来越高。
当升高到安全阀 5 的调定压力时,安全阀打开溢流,立柱下缩,液体压力随之降低。
当降到安全阀的调定压力时,安全阀关闭。
随着顶板的继续下沉,安全阀重复这一过程。
由于安全阀的作用,支架的支撑力维持在某一恒定数值上,这是支架的恒阻阶段。
此时,支架对顶板的支撑力称为工作阻力,它是由支架安全阀的调定压力决定的。
1.5 液压支架的组成 液压支架是综采工作面支护设备,它的主要作用是支护采场顶板,维护安全作业空间,推移工作面采运设备。
1.5.1 支架的组成 液压支架按其结构特点和与围岩的作用关系一般分为三大类,即支撑式、掩护式和支撑掩护式。
根据支架各部件的功能和作用,其组成可分为 4个部分: 1、承载结构件,如顶梁、掩护梁、底座、连杆、尾梁等。
其主要功能是承受和传递顶板和垮落岩石的载荷。
2、液压油缸,包括立柱和各类千斤顶。
其主要功能是实现支架的各种动作,产生液压动力。
3、控制元部件,包括液压系统操纵阀、单向阀、安全阀等各类阀,以及管路、液压、电控元件。
其主要功能是操作控制支架各液压油缸动作及保证所需的工作特性。
4、辅助装置,如推移装置、护帮(或挑梁)装置、伸缩梁(或插板)装置、活动侧护板、防倒防滑装置、连接件、喷雾装置等。
这些装置是为实现支架的某些动作或功能所必需的装置。
1.5.2 液压支架的支护方式 综采工作面的主要生产工序有采煤、移架和推溜。
3 个工序的不同组合顺序,可形成液压支架的 3 种支护方式,从而决定工作面“三机”的不同配套关系。
1、即时支护 一般循环方式为:割煤—移架—推溜。
即时支护的特点是,顶板暴露时间短,梁端距较小。
适用于各种顶板条件,是目前应用最广泛的支护方式。
2、滞后支护 一般循环方式为:割煤—推溜—移架。
滞后支护的特点是,支护滞后时间较长,梁端距大,支架顶梁较短。
可用于稳定、完整的顶板。
3、复合支护 一般循环方式为:割煤—支架伸出伸缩梁—推溜—收伸缩梁—移架。
复合支护的特点是,支护滞后时间短,但增加了反复支撑次数。
可适用于各种顶板条件,但支架操作次数增加,不能适应高产高效要求,目前应用较少。
1.6 采煤工作面液压支架设计要求 为了满足长臂工作面的生产要求对液压支架提出了以下要求: 1.能有效的控制顶板。
具体有这些要求:能适应顶板下沉、来压及冒落的特性;能防支架前方与上方冒顶;不应出现陷底而影响性能与移架。
2.保证安全的工作空间。
具体要求如下:有宽敞的工作空间;能很好的防矸、排矸;能良好的通风、照明、通讯、防尘、防火。
3.应该适应煤层地址条件变化。
要求支架有足够的调高范围;适应不平顶底板、台阶和断层等条件;适应煤层倾角变化。
4.能够保证正常的生产循环。
也就是说应保证正常移架、推溜;能与采煤、运输等工艺准确配合;运输,安装,搬家方便;还得便于维修。
5.最后对于投资者来说,应该保证初期投资低、维修费用低。
1.7 本文所做的主要工作 毕业设计名称:掩护式液压支架设计 参数如下: (1)要求工作阻力350t; (2)最小采高2.5m; (3)最大采高 4.7m。
本次设计主要工作如下:四连杆机构的设计、各个结构件的结构设计、各结构件的受力分析及强度校核及支架发展趋势。
第二章 液压支架整体结构尺寸设计2.1 支架高度和支架间距的确定 2.1.1 支架的高度和支架的伸缩比 一般应首先确定支架适用煤层的平均采高,然后确定支架高度。
由于我国急斜煤层煤层厚度都比较大,煤层厚度在 20~80m 之间,所以按厚煤层高度的确定原则来确定该放顶煤液压支架的高度。
H max M max +(200~300) (2-1) H min M min -(300~400) (2-2)式中: H max ——支架最大高度(mm); H min ——支架最小高度(mm); M max ——最大采高(mm); M min ——最小采高(mm)。
本设计最大采高 M max =4500mm取支架最大高度 H max =4500+200=4700mm 本设计最小采高 M min =2800mm取支架最小高度 H min =2800-300=2500mm 支架最大高度与最小高度之差为支架的调高范围。
支架的伸缩比指其最大高度与最小高度之比值。
即: H m max 2-3 H min 代入有关数据,得 4700 m 1.88 2500 2.1.2 支架间距和宽度的确定 所谓支架间距,就是相邻两支架中心线间的距离。
按下式计算: b c Bm n C3 (2-4)式中: b c ——支架间距(支架中心距); Bm ——每架支架顶梁总长度; C3 ——相邻支架(
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